JP2004031841A5 - - Google Patents

Claims (25)

1. 位相シフトマスクを照明する照明光学系を備え、前記位相シフトマスクの位相シフト部に対応する点において光強度の最も小さい逆ピークパターンの光強度分布を有する光を多結晶半導体膜または非晶質半導体膜に照射する結晶化装置であって、
   前記照明光学系と前記位相シフトマスクとの間の光路中に配置されて、前記照明光学系から供給された光束を複数の光束に波面分割し且つ波面分割された各光束を対応する位相シフト部またはその近傍へ集光するための波面分割素子を備えていることを特徴とする結晶化装置。
2. 前記波面分割素子は２つの方向に沿って二次元的に配置された複数の光学要素を有し、各光学要素は前記２つの方向に沿って二次元的な集光機能を有することを特徴とする請求項１に記載の結晶化装置。
3. 前記波面分割素子は所定の方向に沿って一次元的に配置された複数の光学要素を有し、各光学要素は前記所定の方向に沿って一次元的な集光機能を有することを特徴とする請求項１に記載の結晶化装置。
4. 前記照明光学系は、その照明瞳面またはその近傍において中央よりも周辺において光強度の大きい所定の光強度分布を形成するための光強度分布形成素子を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の結晶化装置。
5. 前記所定の光強度分布は、光強度の比較的小さい円形状の中央領域と、該中央領域を包囲するように形成された光強度の比較的大きい円環状の周辺領域とを有することを特徴とする請求項４に記載の結晶化装置。
6. 前記所定の光強度分布は、所定方向に沿って細長く延びた光強度の比較的小さい中央領域と、該中央領域を包囲または挟むように形成された光強度の比較的大きい周辺領域とを有することを特徴とする請求項４に記載の結晶化装置。
7. 前記光強度分布形成素子は、前記照明瞳面またはその近傍に配置された所定の光透過率分布を有する透過フィルターを有することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の結晶化装置。
8. 前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフトマスクとは互いにほぼ平行に且つ近接して配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の結晶化装置。
9. 前記照明光学系の開口数をＮＡ１とし、前記波面分割素子の焦点距離をｆとし、前記波面分割素子の開口数をＮＡ２とし、照明光の波長をλとするとき、
   λ／ＮＡ２＜ｆ×ＮＡ１
   の条件を満足することを特徴とする請求項８に記載の結晶化装置。
10. 前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフトマスクとの間の光路中に配置された結像光学系をさらに備え、
    前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜は、前記位相シフトマスクと光学的に共役な面から前記結像光学系の光軸に沿って所定距離だけ離れて設定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の結晶化装置。
11. 前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフトマスクとの間の光路中に配置された結像光学系をさらに備え、
    前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜は、前記位相シフトマスクと光学的にほぼ共役な面に設定され、
    前記結像光学系の像側開口数は、前記逆ピークパターンの光強度分布を発生させるための所要の値に設定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の結晶化装置。
12. 前記照明光学系の開口数をＮＡ１とし、前記波面分割素子の焦点距離をｆとし、前記波面分割素子の開口数をＮＡ２とし、照明光の波長をλとし、前記結像光学系の像側開口数をＮＡ３とするとき、
    λ／ＮＡ２＜ｆ×ＮＡ１
    λ／ＮＡ３＜ｆ×ＮＡ１
    の条件を満足することを特徴とする請求項１０または１１に記載の結晶化装置。
13. 前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜に照射される光強度分布は、前記位相シフトマスクの位相シフト部に対応する点において光強度の最も小さい逆ピークパターン領域と、該逆ピークパターン領域から周囲に向かって光強度が増加する凹型パターン領域とを有し、前記逆ピークパターン領域と前記凹型パターン領域との間において周囲に向かって傾きが減じる変曲点を有することを特徴とする請求項４乃至１２のいずれか１項に記載の結晶化装置。
14. 前記波面分割素子と前記位相シフトマスクとが一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の結晶化装置。
15. 一体的に形成された前記波面分割素子と前記位相シフトマスクとは、光の入射方向から順に、前記波面分割素子の入射面、前記波面分割素子と前記位相シフトマスクとの界面、および前記位相シフトマスクの位相シフト面を有することを特徴とする請求項１４に記載の結晶化装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の前記光変換素子と前記位相シフトマスクとが一体的に形成されていることを特徴とする光学部材。
17. 照明光学系で位相シフトマスクを照明し、前記位相シフトマスクの位相シフト部に対応する点において光強度の最も小さい逆ピークパターンの光強度分布を有する光を多結晶半導体膜または非晶質半導体膜に照射する結晶化方法であって、
    前記照明光学系から供給された光束を複数の光束に波面分割し且つ波面分割された各光束を対応する位相シフト部またはその近傍へ集光することを特徴とする結晶化方法。
18. 前記照明光学系の照明瞳面において中央よりも周辺において光強度の大きい所定の光強度分布を形成することを特徴とする請求項１７に記載の結晶化方法。
19. 前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフトマスクとを互いにほぼ平行に且つ近接して配置することを特徴とする請求項１７または１８に記載の結晶化方法。
20. 前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフトマスクとの間の光路中に結像光学系を配置し、
    前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜を前記位相シフトマスクと光学的に共役な面から前記結像光学系の光軸に沿って所定距離だけ離れて設定することを特徴とする請求項１７または１８に記載の結晶化方法。
21. 前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜と前記位相シフトマスクとの間の光路中に結像光学系を配置し、
    前記結像光学系の像側開口数を前記逆ピークパターンの光強度分布を発生させるための所要の値に設定し、
    前記位相シフトマスクと光学的にほぼ共役な面に前記多結晶半導体膜または前記非晶質半導体膜を設定することを特徴とする請求項１７または１８に記載の結晶化方法。
22. 光源と、
    この光源からの光路に設けられた二次元的な集光屈折面を有するマイクロレンズアレイと、
    このマイクロレンズアレイからの光路に設けられて逆ピークパターンの光強度分布の光を形成するための位相シフトマスクとを具備してなることを特徴とする結晶化装置。
23. 光源と、
    この光源からの光路に設けられて前記光源からの光を面内でほぼ均一化するためのホモジナイザと、
    このホモジナイザからの光路に設けられた二次元的な集光屈折面を有するマイクロレンズアレイと、
    このマイクロレンズアレイからの光路に設けられて逆ピークパターンの光強度分布の光を形成する位相シフトマスクと、
    この位相シフトマスクの透過光路に設けられた結像光学系とを具備してなることを特徴とする結晶化装置。
24. 光源と、
    この光源からの光路に設けられた二次元的な集光屈折面を有するマイクロレンズアレイと、
    このマイクロレンズアレイからの光路に設けられて逆ピークパターンの光強度分布の光を形成するための位相シフトマスクとを具備してなることを特徴とする光学系。
25. 光源と、
    この光源からの光路に設けられて前記光源からの光を面内でほぼ均一化するためのホモジナイザと、
    このホモジナイザからの光路に設けられた二次元的な集光屈折面を有するマイクロレンズアレイと、
    このマイクロレンズアレイからの光路に設けられて逆ピークパターンの光強度分布の光を形成する位相シフトマスクと、
    この位相シフトマスクの透過光路に設けられた結像光学系とを具備してなることを特徴とする光学系。